【題目】利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器,廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域。如圖1,將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場B中,在薄片的兩個側(cè)面a、b間通以電流I時,另外兩側(cè)c、f間產(chǎn)生電勢差(霍爾電壓),這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。其原因是薄片中的移動電荷受洛倫茲力的作用向一側(cè)偏轉(zhuǎn)和積累,于是c、f間建立起電場EH,同時產(chǎn)生霍爾電壓UH。當(dāng)電荷所受的電場力和洛倫茲力平衡時,EH和UH達到穩(wěn)定值。
(1)設(shè)半導(dǎo)體薄片的寬度(c、f間距)為1,請寫出UH和EH的關(guān)系式;若半導(dǎo)體材料是電子導(dǎo)電的,請判斷圖1中c、f哪端的電勢高;
(2)已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的自由電荷數(shù)為n,每個電荷量為q。理論表明霍爾電壓UH的大小與I和B以及霍爾元件厚度d、材料的性質(zhì)有關(guān)。試推導(dǎo)出UH的表達式,并指出表達式中體現(xiàn)材料性質(zhì)的物理量;
(3)圖2是霍爾測速儀的示意圖,將非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上,圓盤的周邊等距離地嵌裝著m個永磁體,相鄰永磁體的極性相反。霍爾元件置于被測圓盤的邊緣附近。當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動時,霍爾元件輸出的電壓脈動信號圖像如圖3所示。若在時間t內(nèi),霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P,請導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速N的表達式。
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【題目】在某個電場中,x軸上各點電勢φ隨x坐標(biāo)變化如圖所示,一質(zhì)量m、電荷量+q的粒子只在電場力作用下能沿x軸做直線運動,下列說法中正確的是
A. x軸上x=x1和x=-x1兩點電場強度和電勢都相同
B. 粒子運動過程中,經(jīng)過x=x1和x=-x1兩點時速度一定相同
C. 粒子運動過程中,經(jīng)過x=x1點的加速度大于x=x2點加速度
D. 若粒子在x=-x1點由靜止釋放,則粒子到達O點時刻加速度為零,速度達到最大
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【題目】要測繪一個額定電壓是3v,額定電流是0.2A的小燈泡的伏安特性曲線,燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3V,并便于操作。已選用的器材有:
電池組(電動勢為4.5V,內(nèi)阻約1Ω);
電流表(量程為0~250mA.內(nèi)阻約5Ω);
電壓表(量程為0~3V.內(nèi)限約3kΩ);
電鍵一個、導(dǎo)線若干。
滑動變阻器(最大阻值20Ω, 額定電流1A)
(1)實驗的電路圖應(yīng)選用下列的圖__________(填字母代號)。
(2)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示。如果這個小燈泡兩端所加電壓為1V,則小燈泡在該溫度時的電阻是________Ω。隨著電壓增大,溫度升高,小燈泡的電阻_______。(填“增大”,“減小”或“不變”)
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【題目】如圖所示,一個電阻值為R、匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路.線圈的半徑為r1.在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖(b)所示.圖線與橫、縱軸的交點坐標(biāo)分別為t0和B0.導(dǎo)線的電阻不計.在0至t1時間內(nèi),下列說法正確的是( )
A. R1中電流的方向由a到b通過R1
B. 電流的大小為
C. 線圈兩端的電壓大小為
D. 通過電阻R1的電荷量
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【題目】在磁感應(yīng)強度的勻強磁場中有一個長方形金屬線圈abcd,匝數(shù),ad邊長,ab邊長。線圈的ad邊與磁場的左側(cè)邊界重合,如圖所示,線圈的電阻.用外力把線圈從左側(cè)邊界勻速平移出磁場,速度大小為。試求在線圈勻速平移出磁場的過程中:
(1)線圈產(chǎn)生的電動勢大小;
(2)b、c兩點間的電勢差;
(3)外力對線圈所做的功;
(4)通過線圈導(dǎo)線某截面的電量。
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【題目】實驗室新進一批規(guī)格為“3V,1W”的小燈泡,某物理興趣小組想測繪小燈泡的伏安特性曲線,要求電壓從0開始變化。現(xiàn)有電源E(4V,內(nèi)阻不計),滑動變阻器R(0~20Ω,額定電流2A)、多用電表,開關(guān)S一個,導(dǎo)線若干,電流表A(0~0.6A,內(nèi)阻約為1.0Ω)、電壓表V(0~3V,內(nèi)阻約為3kΩ)。
(1)粗測小燈泡的電阻,應(yīng)選擇多用電表_____(填“×1”、“×10”或“×100”)倍率的電阻檔,調(diào)零后,將表筆分別與小燈泡的兩極連接,示數(shù)如圖甲所示,試解釋此時電阻為何小于燈泡正常工作的電阻___________。
(2)請在圖乙所示的虛線框內(nèi)補畫出滿足實驗要求的電路圖________。
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【題目】(一)利用多用電表測量一個未知電阻的阻值,由于第一次選擇的歐姆擋不夠合適,又改換另一歐姆擋測量,兩次測量時電表指針?biāo)傅奈恢萌鐖D甲中的虛線所示,下面列出這兩次測量中的有關(guān)操作:
A.將兩根表筆短接,并調(diào)零
B.將兩根表筆分別跟被測電阻的兩端接觸,觀察指針的位置
C.記下電阻值
D.將多用電表面板上旋鈕旋到R×100擋
E.將多用電表面板上旋鈕旋到R×10 擋
F.將多用電表面板上旋鈕旋到OFF擋
(1)根據(jù)上述有關(guān)操作將兩次的合理實驗步驟按順序?qū)懗觯ɡ蒙鲜霾僮黜椖壳懊娴淖帜副硎,且可以重?fù)使用)________。
(2)該電阻的阻值是________ Ω。
(二)如圖乙所示為一正在測量中的多用電表表盤。
(1)如果是用10 Ω擋測量電阻,則讀數(shù)為________Ω。
(2)如果是用直流10 mA擋測量電流,則讀數(shù)為______mA。
(3)如果是用直流5 V擋測量電壓,則讀數(shù)為________V。
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【題目】某同學(xué)為了探究物體與斜面間的動摩擦因數(shù),進行了如下實驗:取一質(zhì)量為m的物體,使其在沿斜面方向的推力作用下向上運動,如圖甲所示,通過力傳感器得到推力隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示,通過頻閃照相處理后得出速度隨時間變化的規(guī)律如圖丙所示,若已知斜面的傾角α=30°,若取重力加速度g=10m/s2,則由此可得( )
A. 物體的質(zhì)量為4kg
B. 物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為
C. 撤去推力F后,物體將做勻減速運動,最后可以靜止在斜面上
D. 撤去推力F后,物體下滑時的加速度為 m/s2
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【題目】如圖,一半徑為R、粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置,直徑POQ水平。一質(zhì)量為m的質(zhì)點自P點上方高度R處由靜止開始下落,恰好從P點進入軌道。質(zhì)點滑到軌道最低點N時,對軌道的壓力為4mg,g為重力加速度的大小。用W表示質(zhì)點從P點運動到N點的過程中克服摩擦力所做的功。則
A. ,質(zhì)點恰好可以到達Q點
B. ,質(zhì)點不能到達Q點
C. ,質(zhì)點到達Q點后,繼續(xù)上升一段距離
D. ,質(zhì)點到達Q點后,繼續(xù)上升一段距離
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